(57)【要約】【課題】  高さが一定な可動部を構成することができる半導体力学量センサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  シリコン基板２の上に埋込酸化膜３を介してシリコン層４が形成された積層基板１を用いて半導体加速度センサが構成されている。シリコン層４において埋込酸化膜３に接する部位に横方向に延びる空洞１０、および、シリコン層４において空洞１０に達する溝（１２ａ，１２ｂ）によりシリコン層４に可動部（２４）が形成されている。シリコン層４における空洞１０の天井面にシリコン酸化膜４０が配置されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１００）において横方向に延びる空洞（１０）、および、前記空洞（１０）に達する溝（１２ａ〜１２ｄ）により可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成された半導体力学量センサにおいて、
少なくとも可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）における前記空洞（１０）の天井面に絶縁膜（１０１）を配置したことを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項２】
支持基板（２）の上に埋込絶縁膜（３）を介して半導体層（４）が形成された積層基板（１）を用いて構成され、前記半導体層（４）において埋込絶縁膜（３）に接する部位に横方向に延びる空洞（１０）、および、前記半導体層（４）において前記空洞（１０）に達する溝（１２ａ〜１２ｄ）により半導体層（４）に可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成された半導体力学量センサにおいて、
前記半導体層（４）における前記空洞（１０）の天井面に絶縁膜（４０）を配置したことを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体力学量センサにおいて、
前記溝（１２ａ〜１２ｄ）はその幅が積層基板（１）での部位により異なっているものである半導体力学量センサ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体力学量センサにおいて、
前記積層基板（１）における支持基板（２）と半導体層（４）との間での電気的分離を必要としない部位には埋込絶縁膜（３）を配置しないようにしたことを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項５】
支持基板（２）の上に埋込絶縁膜（３）を介して半導体層（４）が形成された積層基板（１）を用いて構成され、前記半導体層（４）において埋込絶縁膜（３）に接する部位に横方向に延びる空洞（１０）、および、前記半導体層（４）において前記空洞（１０）に達する溝（１２ａ〜１２ｄ）により半導体層（４）に可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成された半導体力学量センサの製造方法であって、
前記半導体層（４）における少なくとも前記空洞（１０）の天井面となる部位に天井面絶縁膜（４０）を埋め込んだ積層基板（１）を用意する第１工程と、
積層基板（１）における半導体層（４）の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び前記埋込絶縁膜（３）に達する溝（５３）を形成する第２工程と、
前記溝（５３）の底面部から前記埋込絶縁膜（３）と天井面絶縁膜（４０）の間の半導体層（５０）に対し、埋込絶縁膜（３）および天井面絶縁膜（４０）をエッチングストッパとしたドライエッチングを行い、横方向に延びる空洞（１０）を形成して可動部を区画形成する第３工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体力学量センサの製造方法において、
前記溝（１２ａ〜１２ｄ）はその幅が積層基板（１）での部位により異なっているものである半導体力学量センサの製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体力学量センサの製造方法において、
前記第１工程で用意する積層基板は、支持基板（２）の上に埋込絶縁膜（３）と半導体層（５０）と天井面絶縁膜（４０）と半導体層（５１）とを順に成膜することにより形成したものであることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項８】
請求項５または６に記載の半導体力学量センサの製造方法において、
前記第１工程で用意する積層基板は、支持基板（６１）の上に埋込絶縁膜（６２）を介して半導体層（６３）を形成した基板（６０）と、表面部に天井面絶縁膜（６７）を埋め込んだ半導体基板（６５）とを貼り合わせることにより形成したものであることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項９】
請求項５または６に記載の半導体力学量センサの製造方法において、
前記第１工程で用意する積層基板は、支持基板（９１）の上に埋込絶縁膜（９２）を介して半導体層（９３）を形成し、かつ、当該半導体層（９３）の表面部に天井面絶縁膜（９４）を埋め込んだ基板（９０）と、半導体基板（９５）とを貼り合わせることにより形成したものであることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１０】
半導体基板（１００）において横方向に延びる空洞（１０）、および、前記空洞（１０）に達する溝（１２ａ〜１２ｄ）により可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成された半導体力学量センサの製造方法であって、
少なくとも前記空洞（１０）の天井面となる部位に天井面絶縁膜（１０１）を埋め込んだ半導体基板（１００）を用意する第１工程と、
半導体基板（１００）の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び前記天井面絶縁膜（１０１）を貫通する溝（１０２）を形成する第２工程と、
前記溝（１０２）から半導体基板（１００）に対し天井面絶縁膜（１０１）をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞（１０）を形成して可動部を区画形成する第３工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体力学量センサの製造方法において、
前記第１工程で用意する半導体基板は、ＳＩＭＯＸ法により天井面絶縁膜としての酸化膜（１０１）を埋め込んだ基板（１１０）を少なくとも用いたものであることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体力学量センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術を用いて半導体基板に梁構造体を作り込んだ半導体力学量センサが知られている（特許文献１等）。製造の際には、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板２００の上に埋込酸化膜２０１を介してシリコン層２０２を形成したＳＯＩ基板を用いてシリコン層２０２をトレンチエッチングして埋込酸化膜２０１に達する溝２１０を形成する。そして、図２０（ｂ）に示すように、そのままエッチングを継続して梁構造体の可動部となる部位の下部を横方向にエッチングして所定のクリアランス（高さＬ）を形成して梁構造体の可動部を変位可能にする。
【特許文献１】米国特許第６３９９５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この加工技術においては、電極下のクリアランスはエッチング時間により制御（管理）していたが、梁構造体における可動部の下のクリアランス（図２０（ｂ）のＬ寸法）を正確に確保することが難しい。特に、図２１（ａ）に示すようにアスペクト比（トレンチ深さｄ／トレンチ抜き幅Ｗ）によって、図２１（ｂ）に示すように横方向へのエッチング量Ｘが異なるため、梁構造体における可動部の断面形状が長方形にならず、図２１（ｃ）に示すように、周りのパターンによって梁構造体の可動部の厚さｔが不均一になるため、容量値等の設計が困難であり、パターンに制限がかかってしまう。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、その目的は、高さが一定な可動部を構成することができる半導体力学量センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の半導体力学量センサは、少なくとも可動部における空洞の天井面に絶縁膜を配置したことを特徴としている。よって、可動部となる部材の下の半導体をエッチングして空洞を作成する際に空洞の天井面となる部位に配した絶縁膜がエッチングストッパとなった状態でエッチングを進行させることができ、高さが一定な可動部を構成することができる。
【０００６】
請求項２に記載の半導体力学量センサは、半導体層における空洞の天井面に絶縁膜を配置したことを特徴としている。よって、可動部となる部材の下の半導体層をエッチングして空洞を作成する際に空洞の天井面となる部位に配した絶縁膜がエッチングストッパとなった状態でエッチングを進行させることができ、これにより、高さが一定な可動部を構成することができるとともに高さが一定な空洞にて可動部を構成することができる。
【０００７】
特に、請求項３に記載のように、請求項２に記載の半導体力学量センサにおいて溝はその幅が積層基板での部位により異なっているものである場合、次の効果を奏する。従来、横方向へのエッチング量が異なるため可動部の断面形状が長方形にならず周りのパターンによって可動部の厚さが不均一になり、容量値等の設計が困難であり、パターンに制限がかかってしまう。これに対し、半導体層における空洞の天井面に絶縁膜を配置することにより、溝幅が積層基板での部位により異なっている場合にも高さが一定な空洞にて可動部を構成することができ、容量値等の設計が容易になり、パターンに制限が加わりにくくなる。
【０００８】
また、請求項４に記載のように、請求項２または３に記載の半導体力学量センサにおいて、前記積層基板における支持基板と半導体層との間での電気的分離を必要としない部位には埋込絶縁膜を配置しないようにすると、ウエハが反るのを抑制することができる。
【０００９】
請求項５に記載のように、第１工程として半導体層における少なくとも空洞の天井面となる部位に天井面絶縁膜を埋め込んだ積層基板を用意し、第２工程として積層基板における半導体層の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び埋込絶縁膜に達する溝を形成し、第３工程として溝の底面部から埋込絶縁膜と天井面絶縁膜の間の半導体層に対し、埋込絶縁膜および天井面絶縁膜をエッチングストッパとしたドライエッチングを行い、横方向に延びる空洞を形成して可動部を区画形成する。よって、高さが一定な可動部を構成することができるとともに高さが一定な空洞にて可動部を構成することができる。
【００１０】
特に、請求項６に記載のように、請求項５に記載の半導体力学量センサの製造方法において溝はその幅が積層基板での部位により異なっているものである場合、次の効果を奏する。従来、横方向へのエッチング量が異なるため可動部の断面形状が長方形にならず周りのパターンによって可動部の厚さが不均一になり、容量値等の設計が困難であり、パターンに制限がかかってしまう。これに対し、加工前の積層基板として、半導体層における少なくとも空洞の天井面となる部位に絶縁膜を埋め込んだものを用いることにより、溝幅が積層基板での部位により異なっている場合にも高さが一定な空洞にて可動部を構成することができ、容量値等の設計が容易になり、パターンに制限が加わりにくくなる。
【００１１】
また、請求項５または６に記載の半導体力学量センサの製造方法において、第１工程で用意する積層基板は、請求項７に記載のように、支持基板の上に埋込絶縁膜と半導体層と天井面絶縁膜と半導体層とを順に成膜することにより形成したものであっても、請求項８に記載のように、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層を形成した基板と、表面部に天井面絶縁膜を埋め込んだ半導体基板とを貼り合わせることにより形成したものであっても、請求項９に記載のように、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層を形成し、かつ、当該半導体層の表面部に天井面絶縁膜を埋め込んだ基板と、半導体基板とを貼り合わせることにより形成したものであってもよい。
【００１２】
半導体力学量センサの製造方法として、請求項１０に記載のように、第１工程として少なくとも空洞の天井面となる部位に天井面絶縁膜を埋め込んだ半導体基板を用意し、第２工程として半導体基板の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び天井面絶縁膜を貫通する溝を形成し、第３工程として溝から半導体基板に対し天井面絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞を形成して可動部を区画形成する。よって、高さが一定な可動部を構成することができる。
【００１３】
また、請求項１１に記載のように、請求項１０に記載の半導体力学量センサの製造方法において、ＳＩＭＯＸ法により天井面絶縁膜としての酸化膜を埋め込んだ基板を少なくとも用いたものであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１，２には、本実施形態における半導体加速度センサを示す。図１は、半導体加速度センサの平面図であり、図２は、半導体加速度センサの斜視図である。また、図３には図１のＡ−Ａ線での断面を示す。
【００１５】
図３において、積層基板１としてＳＯＩ基板を用いており、ＳＯＩ基板はシリコン基板２の上に埋込酸化膜（ＳｉＯ２膜）３を介してシリコン層４を配置することにより構成さ
れている。積層基板（ＳＯＩ基板）１でのシリコン層４における埋込酸化膜３に接する部位には空洞１０が形成されており、この空洞１０は所定の厚さｔ０を有し、かつ、横方向（水平方向）に延びている。図１の平面図において空洞１０の形成領域を破線で示す。
【００１６】
また、積層基板（ＳＯＩ基板）１のシリコン層４における空洞１０の上の部位において、図１，３に示すように、溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成され、この溝１２ａ〜１２ｄは縦方向に延び、かつ、空洞１０に達している。空洞１０の横に位置するシリコン層４には溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形成され、この溝２７ａ〜２７ｄは縦方向に延び、かつ、埋込酸化膜３に達している。空洞１０および溝１２ａ〜１２ｄ，２７ａ〜２７ｄを用いて、四角枠部１３、梁構造体１４、固定電極１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄおよび固定電極引出部１７，１８が区画形成されている。四角枠部１３は、積層基板（ＳＯＩ基板）１の側壁にて構成されている。
【００１７】
図１，２において、梁構造体１４は、アンカー部２０，２１と、梁部２２，２３と、質量部２４と、可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄを備えている。アンカー部２０，２１はその下に空洞１０が無く、固定されている。梁部２２，２３、質量部２４および可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄはその下に空洞１０が形成されている。アンカー部２０，２１には梁部２２，２３を介して質量部２４が連結支持されている。質量部２４における一方の側面からは４つの可動電極２５ａ〜２５ｄが突出している。また、質量部２４における他方の側面からは４つの可動電極２６ａ〜２６ｄが突出している。可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。梁部２２，２３、質量部２４および可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄにより可動部が構成され、そのうちの質量部２４および可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄが力学量である加速度により基板表面に平行な方向（詳しくは図１中、左右方向）に変位する。
【００１８】
図１，２において、固定電極１５ａ〜１５ｄは、可動電極２５ａ〜２５ｄの一方の側面と対向している。同様に、固定電極１６ａ〜１６ｄは、可動電極２６ａ〜２６ｄの一方の側面と対向している。
【００１９】
溝２７ａ，２７ｂにより四角枠部１３と梁構造体１４のアンカー部２０，２１とは、電気的に分離されている。即ち、エアーアイソレーションにて、梁構造体１４の可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄが絶縁分離されている。同様に、溝２７ｃにより四角枠部１３と固定電極引出部１７とは電気的に分離され、また、溝２７ｄにより四角枠部１３と固定電極引出部１８とは電気的に分離されている。即ち、エアーアイソレーションにて、２つの固定電極１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄがそれぞれ絶縁分離されている。
【００２０】
図１，２に示すように、固定電極１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは固定電極引出部１７，１８上に設けたパッド３１，３３により、それぞれ外部と電気的に接続されている。また、可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄはアンカー部２１上に設けたパッド３２により外部と電気的に接続されている。
【００２１】
このように本実施形態の半導体加速度センサは、図３に示すように、支持基板としてのシリコン基板２の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜３を介して半導体層としてのシリコン層４が形成された積層基板（ＳＯＩ基板）１を用いて構成され、シリコン層４において埋込酸化膜３に接する部位に横方向に延びる空洞１０、および、シリコン層４において空洞１０に達する溝１２ａ〜１２ｄによりシリコン層４に可動部（梁部２２，２３、質量部２４、可動電極２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成されている。また、溝１２ａ〜１２ｄはその幅が積層基板（ＳＯＩ基板）１での部位により異なっている。例えば、図１において梁部２３（２２）の部分における溝幅Ｗ１と、可動電極２６ｄと梁部２３との間での溝幅Ｗ２とを比較した場合、Ｗ１値よりもＷ２値の方が大きい。
【００２２】
さらに、図３に示すように、積層基板（ＳＯＩ基板）１のシリコン層４における空洞１０の天井面には絶縁膜としてのシリコン酸化膜４０が配置されている。
上述した構成において、可動電極２５ａ〜２５ｄと固定電極１５ａ〜１５ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極２６ａ〜２６ｄと固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。可動電極２５ａ〜２５ｄと固定電極１５ａ〜１５ｄとの間の距離と、可動電極２６ａ〜２６ｄと固定電極１６ａ〜１６ｄとの間の距離は差動的に変化して、両コンデンサの容量は差動的に変化する。この容量変化から加速度の大きさを求めることができることとなる。
【００２３】
次に、半導体加速度センサの製造方法を、図１のＢ−Ｂ断面での図４〜６に示す工程図に従って説明する。
図４（ａ）に示すように、シリコン基板２の上に埋込酸化膜３、シリコン層５０、シリコン酸化膜４０、シリコン層５１を順に積層して積層基板１を得る。このようにして、埋込酸化膜３上の半導体層としてのシリコン層４における空洞１０の天井面となる部位を含めた領域に天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜４０を埋め込んだ積層基板１を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、積層基板１の上面（シリコン層５１の上面）にマスク５２を配置する（パターニングする）。
【００２４】
引き続き、図５（ａ）に示すように、ドライエッチングによりマスク５２を用いてシリコン層５１をトレンチエッチングしてシリコン酸化膜４０に達する溝５３を形成する。さらに、図５（ｂ）に示すように、エッチング種を変えてトレンチエッチング（ドライエッチング）を継続して行い、露出したシリコン酸化膜４０を除去してシリコン層５０を露出させる。さらに、図５（ｃ）に示すように、エッチング種を変えてトレンチエッチング（ドライエッチング）を継続して行い、露出したシリコン層５０を除去して埋込酸化膜３を露出させる。
【００２５】
このようにして、積層基板１におけるシリコン層（図４（ａ）でのシリコン層４）の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び埋込酸化膜３に達する溝５３を形成する。また、シリコン層４に溝２７ａ〜２７ｄ（図１参照）を形成する。
【００２６】
さらに、埋込酸化膜３とシリコン酸化膜４０との間のシリコン層５０を、図６に示すように選択的にエッチングして除去する。つまり、溝５３の底面部から埋込酸化膜３とシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）４０の間のシリコン層５０に対し、埋込酸化膜３およびシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）４０をエッチングストッパとしたドライエッチングを行い、横方向に延びる空洞１０を形成して梁構造体の可動部を区画形成する。
【００２７】
次に、図７，８を用いて縦方向へのトレンチエッチングおよび横方向への空洞形成エッチングについて説明する。
図７に示すように、トレンチエッチングにおいてシリコンをエッチング除去するときにはシリコン表面から溝が掘られていき酸化膜まで到達する。溝が酸化膜に到達した後において横方向へとエッチングが進行する（ノッチ現象が起きる）。この横方向へのエッチング現象は次のような現象である。電子とイオンの角度分布の違いにより、即ち、イオンの直進性により、露出した酸化膜は正に帯電する。その帯電によって発生した電位差によってエッチングイオンが酸化膜付近で軌道が曲げられ酸化膜界面のシリコンに対する横方向へのエッチングが進行する。
【００２８】
ここで、本実施形態においては、図８に示すように、エッチングストッパ層としてのシリコン酸化膜（絶縁層）４０が梁構造体の可動部の下面に形成されている。これにより、ドライエッチングにより梁構造体の可動部の下を選択的にエッチングして横方向に延びる空洞を形成して梁構造体の可動部を変位可能にすることができる。この加工方法によって、可動部（電極、梁）の断面形状を長方形に形成することが可能となり、且つ、梁構造体における可動部の下の空洞の高さ（クリアランス）を正確に確保することができる。また、エッチングストッパ層（絶縁層）はエッチングイオンによって帯電させられ、横方向へのエッチングの進行を助ける役目も果たす。また、狭い溝からの速いエッチングによるオーバーエッチを防止できる。そのため、両側に幅の広い溝があるシリコン層（シリコン柱）においてもリリース、即ち、下部に空洞を形成することが可能となり、パターンの依存性を緩和することができる。また、エッチングストッパ層としてのシリコン酸化膜４０を埋め込む高さを調整することで空洞の高さ（クリアランス）を容易に設定することができる。
【００２９】
線幅依存性の向上（図２１（ａ）でのＷ１，Ｗ２寸法の影響を受けにくい）、および、可動部の上下方向での接触を回避すべくクリアランス（図２１（ｃ）のＬ寸法）を大きく設定することにより基板と可動部が接触するのを抑制できることについて、詳しく説明する。可動部とその下の基板との間のクリアランス（距離）はエアダンピング低減のためには大きくするのがよい。
【００３０】
図２０を用いて説明した従来の方法では可動部の下の空洞の距離（クリアランス）はエッチング時間により制御していたが、図２１（ｃ）に示すように、エッチング完了時において、力学量が加わっていないときの初期容量を正確に設定することができない。これに対し、本実施形態ではストッパ層があるため形状が安定して加工することができ、オーバーエッチングが可能なため線幅依存性も低減できる。また、初期容量（力学量が加わっていないときの容量）を正確に設定することが可能となる。さらに、クリアランスの幅も自在に変更することができるので、可動部とその下の基板と間に形成される寄生容量も小さくすることができる（クリアランスを広げた場合）。
【００３１】
以上のごとく、本実施形態は以下の特徴を有する。
半導体加速度センサの構造として、図３に示すように、半導体層としてのシリコン層４における空洞１０の天井面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜４０を配置した。よって、可動部となる部材の下のシリコン層をエッチングして空洞１０を作成する際に空洞１０の天井面となる部位に配したシリコン酸化膜４０がエッチングストッパとなった状態でエッチングを進行させることができ、高さが一定な可動部とすることができるとともに高さが一定な空洞１０にて可動部を構成することができる。即ち、可動部を表面からリリースエッチングする際に、可動部の下部に２つのストッパ層（３，４０）を有し、その２つの層の間のシリコンをドライエッチングによって異方的にエッチングし可動部をリリースすることができ、高さが一定な空洞１０にて可動部を構成することができる。
【００３２】
特に、溝１２ａ〜１２ｄはその幅が積層基板１での部位により異なっている場合において有用である。つまり、従来、横方向へのエッチング量が異なるため可動部の断面形状が長方形にならず周りのパターンによって可動部の厚さが不均一になり、容量値等の設計が困難であり、パターンに制限がかかってしまう。これに対し、シリコン層における空洞１０の天井面にシリコン酸化膜（絶縁膜）４０を配置することにより、溝幅が積層基板１での部位により異なっている場合にも高さが一定な空洞１０にて可動部を構成することができ、容量値等の設計が容易になり、パターンに制限が加わりにくくなる。
【００３３】
半導体加速度センサの製造方法に関して、第１工程として、図４（ａ）に示すように、半導体層としてのシリコン層４における少なくとも空洞１０の天井面となる部位に天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜４０を埋め込んだ積層基板１を用意する。そして、第２工程として、図５（ｃ）に示すように、積層基板１におけるシリコン層（図４（ａ）でのシリコン層４）の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延び埋込酸化膜３に達する溝５３を形成する。さらに、第３工程として、図６に示すように、溝５３の底面部から酸化膜３，４０間のシリコン層５０に対し、埋込酸化膜３およびシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）４０をエッチングストッパとしたドライエッチングを行い、横方向に延びる空洞１０を形成して可動部を区画形成する。よって、高さが一定な空洞１０にて可動部を構成することができる。
【００３４】
つまり、加工前の積層基板として、シリコン層４における少なくとも空洞１０の天井面となる部位にシリコン酸化膜４０を埋め込んだものを用いることにより、溝幅が積層基板での部位により異なっている場合にも高さが一定な空洞にて可動部を構成することができ、容量値等の設計が容易になり、パターンに制限が加わりにくくなる。
【００３５】
このとき、第１工程で用意する積層基板は、図４（ａ）に示すように、支持基板としてのシリコン基板２の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜３と半導体層としてのシリコン層５０とシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）４０と半導体層としてのシリコン層５１とを順に成膜することにより形成したものを用いている。よって、容易に製造することができる。
【００３６】
また、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
前記実施形態では、積層基板として図４（ａ）に示す基板を用いたが、これに代わり次のようにしてもよい。
【００３７】
図９（ａ）に示すように、２枚の基板６０，６５を貼り合わせることにより積層基板を形成することとし、かつ、エッチングストッパとなるシリコン酸化膜（絶縁膜）６７をパターニングした状態で埋め込む。詳しく説明する。図９（ａ）において第１の基板６０は、支持基板としてのシリコン基板６１の上に埋込絶縁膜としてのシリコン酸化膜６２を介して半導体層としてのシリコン層６３が形成されている。即ち、ＳＯＩ基板である。一方、図９（ａ）の第２の基板６５は、シリコン基板６６の表面部においてシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）６７が所望の領域、即ち、空洞１０の天井面となる部位にのみ埋め込まれている。この第１の基板６０と第２の基板６５を貼り合わせて図９（ｂ）に示す積層基板とする。そして、図９（ｃ）に示すように、基板の上面にマスク６８を配置し、図１０（ａ）に示すようにトレンチエッチングしてシリコン酸化膜（絶縁膜）６２に達する溝６９を形成する。このトレンチエッチングにおいてエッチングストッパとなるシリコン酸化膜（絶縁膜）６７の部分を避けるようにしてエッチングされる。そして、図１０（ｂ）に示すように、溝６９の底面部から横方向にエッチングして空洞１０を形成する。これにより、梁構造体の可動部が可動状態になる。
【００３８】
ここで、図９（ａ）における第２の基板６５の作り方を説明しておく。図１１（ａ）に示すようにシリコン基板７０を用意し、図１１（ｂ）に示すように、所定の領域に溝７１を形成する。さらに、図１１（ｃ）に示すように、溝７１の内部が埋まるように基板７０上にシリコン酸化膜（絶縁膜）７２を成膜するとともに、ＣＭＰにより表面を研磨して図１１（ｄ）に示すように、基板の表面部においてシリコン酸化膜（絶縁膜）７２が所望の領域にのみ埋め込まれた第２の基板を得る。
【００３９】
図１１に代わる第２の基板の作り方として、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板８０を用意し、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基板８０上の所定の領域のみにシリコン酸化膜（絶縁膜）８１を形成する。さらに、図１２（ｃ）に示すように、シリコン基板８０の上面からエピ成長してシリコン酸化膜（絶縁膜）８１の間の部位をエピ膜８２で埋める。さらに、表面研磨して図１２（ｄ）に示すように、基板の表面部においてシリコン酸化膜（絶縁膜）８１が所望の領域にのみ埋め込まれた第２の基板を得る。
【００４０】
図１１，１２に代わる第２の基板の作り方として、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板８５を用意し、シリコン基板８５の上面に絶縁膜（窒化膜等）８６をパターニングし、図１３（ｂ）に示すように、絶縁膜（マスク）８６の無い領域にのみ絶縁膜としての熱酸化膜８７を形成し、表面を研磨することにより基板の表面部において熱酸化膜（シリコン酸化膜）８７が所望の領域にのみ埋め込まれた第２の基板を得る。
【００４１】
また、図９（ａ）に示した第１の基板６０と第２の基板６５の他にも、図１４に示すようにしてもよい。つまり、図１４において第１の基板９０は、支持基板としてのシリコン基板９１の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜９２を介して半導体層としてのシリコン層９３が形成され、かつ、シリコン層９３の表面部においてシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）９４が所望の領域にのみ埋め込まれている。一方、図１４の第２の基板９５はバルクのシリコン基板である。この第１の基板９０と半導体基板である第２の基板９５を貼り合わせて図９（ｂ）に示す積層基板とする。なお、図１４の基板９０の作り方としては、図１１，１２，１３を用いて説明した手法を用いて、シリコン層９３の表面部に酸化膜９４を埋め込めばよい。
【００４２】
また、エッチングストッパ層（４０）は絶縁膜であればよく、酸化膜でも窒化膜でもよい。また、図３での半導体層としてのシリコン層４は単結晶でも多結晶でもよい。さらに、加速度センサに代わり角速度センサや角加速度センサに適用してもよい。
【００４３】
また、図１等における質量部２４には上下に貫通する透孔を設け、この透孔により空洞形成のためのエッチングの際にエッチング材が進入し易いようにしてもよい。
また、図１５（図１のＣ−Ｃ線での断面図）に示すように、積層基板１における支持基板としてのシリコン基板２と半導体層としてのシリコン層４との間での電気的分離を必要としない部位には埋込絶縁膜としての埋込酸化膜３を配置しないようにしてもよい。詳しくは、チップ外周部の四角枠部１３は、力学量を測定する上で電気的分離を必要としない部位（シリコン基板２と同電位になってもよい部位）であり、しかも空洞形成エッチングが行われない位置でもあり、この部位においては、埋込絶縁膜（酸化膜３）を配置しない。このようにチップでの不要な箇所には埋込絶縁膜（３）を配置しないことにより、応力によってウエハが反るのを抑制することができる。なお、図１５では埋込酸化膜３と共にシリコン酸化膜４０も不要部位には埋め込んでいない。
【００４４】
また、図１６（図１のＣ−Ｃ線での断面図）に示すように、空洞１０の下に絶縁膜が無くてもよい。つまり、半導体基板としてのシリコン基板１００において横方向に延びる空洞１０、および、空洞１０に達する溝１２ａ〜１２ｄにより可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）が形成された半導体力学量センサにおいて、少なくとも可動部（２２，２３，２４，２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ）における空洞１０の天井面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を配置してもよい。この場合も、可動部となる部材の下の半導体をエッチングして空洞１０を作成する際に空洞１０の天井面となる部位に配した絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１がエッチングストッパとなった状態でエッチングを進行させることができ、高さが一定な可動部を構成することができる。
【００４５】
この場合の製造方法に関して、図１８に示すように、少なくとも空洞１０の天井面となる部位に天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を埋め込んだシリコン基板１００を用意する（第１工程）。具体的には、図１７に示すように、ＳＩＭＯＸ法により天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を埋め込んだシリコン基板１１０を用意する。一方、半導体基板としてのシリコン基板１２０を用意する。そして、図１８に示すように、シリコン基板１１０のイオン注入面１１０ａとシリコン基板１２０とを貼り合わせる。
【００４６】
そして、図１９に示すように、シリコン基板１００の上面からトレンチエッチングを行い、縦方向に延びシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）１０１を貫通する溝１０２を形成する（第２工程）。さらには、図１６に示すように、溝１０２からシリコン基板１００に対しシリコン酸化膜（天井面絶縁膜）１０１をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞１０を形成して可動部を区画形成する（第３工程）。即ち、シリコン酸化膜（天井面絶縁膜）１０１の下のシリコンを等方性エッチングにより所定幅で除去して可動部（電極）をリリースする。これにより高さが一定な可動部を構成することができる。なお、等方性エッチングはドライエッチングもウエットエッチングでもよいが、ステッキング（可動電極が固定電極に固着してしまう）を防止する観点からドライエッチングが好ましい。
【００４７】
また、図１７，１８で説明したように、第１工程で用意するシリコン基板に関して、ＳＩＭＯＸ法により天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を埋め込んだ基板１１０と、シリコン基板１２０とを貼り合わせる。このように、ＳＩＭＯＸ法により埋込絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を埋め込んだ基板１１０と、シリコン基板１２０とを貼り合わせることにより形成したものを用いる。あるいは、シリコン基板１１０をそのまま用いる。要は、第１工程で用意する半導体基板は、ＳＩＭＯＸ法により天井面絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０１を埋め込んだ基板１１０を少なくとも用いる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態における半導体加速度センサの平面図。
【図２】半導体加速度センサの斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線での断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図６】半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図７】エッチング工程を説明するための縦断面図。
【図８】エッチング工程を説明するための縦断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は製造工程を説明するための縦断面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は製造工程を説明するための縦断面図。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は積層基板の製造工程を説明するための縦断面図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は積層基板の製造工程を説明するための縦断面図。
【図１３】（ａ），（ｂ）は積層基板の製造工程を説明するための縦断面図。
【図１４】積層基板の製造工程を説明するための縦断面図。
【図１５】半導体加速度センサの縦断面図。
【図１６】半導体加速度センサの縦断面図。
【図１７】半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図１８】半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図１９】半導体加速度センサの製造工程を説明するための縦断面図。
【図２０】（ａ），（ｂ）は背景技術を説明するための製造工程図。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は背景技術を説明するための製造工程図。
【符号の説明】
【００４９】
１…積層基板、２…シリコン基板、３…埋込酸化膜、４…シリコン層、１０…空洞、１２ａ〜１２ｄ…溝、２２…梁部、２３…梁部、２４…質量部、２５ａ〜２５ｄ…可動電極、２６ａ〜２６ｄ…可動電極、４０…シリコン酸化膜（天井面絶縁膜）、５０…シリコン層、５１…シリコン層、５３…溝、６０…基板、６１…シリコン基板、６２…埋込酸化膜、６３…シリコン層、６５…基板、６７…シリコン酸化膜（天井面絶縁膜）、６９…溝、９０…基板、９１…シリコン基板、９２…埋込酸化膜、９３…シリコン層、９４…シリコン酸化膜（天井面絶縁膜）、１００…シリコン基板、１０１…シリコン酸化膜、１０２…溝、１１０…シリコン基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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